همه چیز درباره سرور GPU

پیشرفت علم و تکنولوژی خود را به تمامی زمینه‌ها رسانده‌است و تقریبا تمامی امور روزمره به صورت آنلاین انجام می‌شوند. به دنبال نفوذ تکنولوژی تغییراتی در سبک زندگی مردم نیز ایجاد شده‌است. بازی کردن، خرید کردن، تماشای فیلم و کارتون، گرفتن نوبت پزشک و … همه به صورت آنلاین و دیجیتال انجام می‌شوند. با توجه به اینکه بخش زیادی از ساعات روزانه مردم صرف استفاده از فضای مجازی و شبکه‌های ارتباطی آنلاین می‌شود، زمینه جدیدی از کسب و کار و فعالیت در جهت بهبود جلوه‌های بصری ایجاد شده‌است. برنامه‌ها و سیستم‌های جدیدی در جهت طراحی و پردازش تصاویر و کلیپ‌های ویدیویی ایجاد شده‌اند که هدف آنها ارتقا کیفیت است. یکی از قطعات سخت افزاری که برای پردازش جلوه‌های گرافیکی ضروری است، کارت گرافیک یا GPU است. به همین تناسب، سرورهای GPU ایجاد شده‌اند تا به کنترل بهتر پردازش‌های گرافیکی کمک کنند.سرور GPU چیستلازمه اطلاع در مورد سرور GPU این است که با مفهوم GPU آشنا شویم. عبارت GPU مخفف Graphics Proccesing Unit است. این قطعه یک واحد پردازشی است که برای پردازش‌های گرافیکی استفاده می‌شود. همانطور که می‌دانیم پردازش عملکرد تمام قسمت‌های نرم افزاری یک سیستم بر عهده cpu آن است، اما در مورد کارهای گرافیکی که شامل تصاویر چند بعدی و ویدیوها می‌شوند، پردازشگر گرافیکی است که وظیفه راه‌اندازی و پردازش آن را بر عهده می‌گیرد. GPU یک پردازنده است، اما به اشتباه بین ایرانی‌ها با نام کارت گرافیک شناخته می‌شود. ویژگی‌های GPUها یکسان نیست و بر اساس کاربری و بودجه می‌توانند از یکدیگر متفاوت باشند. برای افرادی که ادیت‌ها و پردازش‌های ویدیویی انجام می‌دهند یا کارهای گرافیکی سنگین دارند استفاده از پردازنده گرافیکی قوی‌تر ضروری است. نکته کلیدی که باعث موفقیت GPU می‌شود، مدیریت موازی محاسبات (parallel computing) است. به لطف هزاران هسته‌ای که داخل آن قرار دارد، هر دستوری می‌تواند به دستورهای محاسباتی کوچکتری تبدیل شود و به صورت موازی و همزمان اجرا شود. همین باعث می‌شود که قدرت بیشتری در پردازش داده‌ها داشته باشد.علاوه بر گرافیست‌ها، افرادی که علاقه زیادی به بازی‌های کامپیوتری دارند و گیمر حرفه‌ای هستند نیز به GPU قوی نیاز دارند. یکی از بازارهای هدف شرکت‌های تولید کننده پردازنده گرافیک، گیمرها هستند که برای داشتن تجربه بهتر از بازی سیستم‌های خود را از نظر گرافیکی ارتقا می‌دهند. بزرگترین شرکت‌های تولید کننده پردازنده‌های گرافیکی در حال حاضر AMD و NVIDIA هستند. محصولات تولیدی این شرکت‌ها در سیستم‌های برندهای مطرح دنیا مانند ASUS استفاده می‌شوند.صطلاح سرور بسیار آشنا است و تقریبا تمامی افرادی که با دنیای دیجیتال سر و کار دارند، حداقل یک بار از آن استفاده کردند. سرور به مجموعه‌ای از کامپیوترهایی گفته می‌شود که همیشه روشن، فعال و در حال پاسخگویی هستند. این قطعات سخت افزاری اطلاعات تمام پلتفرم‌های مجازی را در خود ذخیره کرده و امکان دسترسی به آنها را برای تمامی افرادی که از محیط مجازی استفاده می‌کنند، فراهم می‌کند.سرور GPU در واقع یک سرور است که وظیفه کنترل و مدیریت پردازش‌های گرافیکی را بر عهده دارد. این سرور از تعداد زیادی واحد پردازنده گرافیکی تشکیل شده‌است که برای کنترل کردن اطلاعات گرافیکی خام استفاده می‌شود. با توجه به اینکه این سرور از تعداد زیادی هسته عملگرا تشکیل شده‌است، می‌تواند از تعداد زیادی پروژه گرافیکی به صورت همزمان حمایت کند و با سرعت بالایی به تغییرات اعمال شده روی آنها پاسخ دهد. در واقع سرور گرافیکی از نظر عملکرد دقیقا مانند پردازنده گرافیکی است. اما به دلیل اینکه تعداد پردازنده‌های موجود در سرور GPU بسیار زیاد است و هسته‌های بیشتری در حال کار هستند، می‌تواند از پروژه‌ها و برنامه‌های سنگین‌تر و بیشتری حمایت کند و با سرعت بیشتری پاسخگو باشد. به طور کلی سرعت هسته‌های GPU پایین‌تر است، اما از نظر تعداد محدودیت ندارد و همین باعث می‌شود بتواند با سرعت بالایی پاسخگوی نیاز سیستم باشد.کاربرد و مزایای سرور GPUبا توجه به اینکه این سرور قدرت و سرعت بالایی در پردازش فرمان‌های گرافیکی دارد، برای اهداف مختلفی از آن استفاده می‌شود که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:صنعت بازی: یکی از پرطرفدارترین صنایع در دنیای امروز، بازی است. شرکت‌های تولید کننده بازی از استراتژی‌های مختلفی برای طراحی محصولات خود استفاده می‌کنند. چند عامل هستند که در جذب مخاطب برای این شرکت‌ها نقش اساسی ایفا می‌کنند که یکی از آنها، گرافیک و کیفیت بالای بازی است. گیمرها دوست دارند که محیط بازی هرچه بیشتر به واقعیت نزدیک‌تر باشد و محیط کاربری کیفیت و وضوح محیط بالایی داشته باشد. هرچه جزئیات بیشتری در طراحی رابط کاربری رعایت شده باشد، باعث جذب بیشتر مخاطب می‌شود. به همین دلیل تولیدکنندگان بازی برای گرافیک هرچه بهتر محصولات خود، از سرورهای گرافیکی استفاده می‌کنند تا سیستم سخت افزاری مناسب برای محصولات با کیفیت خود را فراهم کنند و بتوانند پاسخگوی سریع و آنی پردازش‌های آنها باشد.پردازش‌های گرافیکی: محاسبات سه و دو بعدی را پردازش می‌کند و گرافیک ‌های سه بعدی را رندر می‌کند. به طوریکه cpu هایی که برای این هدف طراحی شدند به دلیل محدودیت‌هایی که دارند نمی‌توانند به خوبی gpu پردازش کنند.آنالیز دیتاماشین لرنینگ و هوش مصنوعی: ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی تکنولوژی‌های نوظهوری هستند که در حال حاضر در مرحله جمع آوری اطلاعات هستند و روز به روز بیشتر پیشرفت می‌کنند. در این تکنولوژی، از رفتار کاربر، نحوه و میزان استفاده آن از انواع مختلف برنامه‌ها اطلاعات جمع آوری می‌شود تا رابط کاربری را مختص و متناسب با نیاز آن کاربر طراحی کنند. با توجه به اینکه قدرت پردازش GPU بسیار زیاد است، از سرورهای GPU برای پردازش‌های مورد نیاز ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی استفاده می‌شود.پخش و کدگذاری فایل‌های ویدیویی: با توجه به اینکه سرورهای GPU به طور خاص برای پردازش‌های گرافیکی به کار برده می‌شوند، بهترین گزینه برای پخش و پردازش فایل‌های ویدیویی هستند. همچنین این سرورها انتخاب مناسبی برای پلتفرم‌هایی که بر اساس ویدیو کار می‌کنند، مانند شبکه‌های سینمای خانگی، هستند.پردازش بیگ دیتا:کسب و کارهایی که از اطلاعات بیگ دیتا استفاده می‌کنند، بر اساس پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌ها کار می‌کنند. با توجه به اینکه قدرت و سرعت سرورهای GPU برای پردازش بسیار زیاد است و بیش از هزار هسته پردازنده دارد، می‌تواند دستورهای محاسباتی را به واحدهای کوچکتری تبدیل کند و داده‌ها را به صورت همزمان و سریع پردازش کند.کاهش مصرف انرژی: برای اینکه مصرف کمتر انرژی داشته باشید نیاز نیست که حتما از تجهیزات خاصی استفاده کنید. سیستم‌هایی که مجهز به GPU هستند برای تکمیل فرمان‌هایی که سیستم‌های بدون GPU نیز انجام می‌دهند، انرژی کمتری مصرف می‌کنند. حتی در برخی موارد خاص، یک سرور GPU به تنهایی می‌تواند به اندازه 400 سرور CPU پردازش اطلاعات داشته باشد.علاوه بر موارد گفته شده، زمزمه‌هایی حول محور استفاده از سرورهای GPU برای توالی یابی DNA و پیش بینی آب و هوایی به گوش می‌رسد که نیاز به بررسی و برنامه ریزی بیشتر دارد. بعلاوه می‌توان از آنها برای تولید ارز دیجیتال نیز استفاده کرد.تفاوت CPU و GPUبه طور کلی کار هردو پردازش است، اما از نطر عملکرد با یکدیگر تفاوت دارند. CPU یکی از قطعه‌های ضروری برای تمامی سیستم‌های کامپیوتر با ‌انواع مختلف کاربری است. پردازنده مرکزی و اصلی هر سیستمی CPU (Central Proccessing Unit) که وجود آن لازمه اجرای تمامی برنامه‌ها است. به عنوان مثال، اگر شما نیاز به استفاده از برنامه‌های office داشته باشید، یا قصد داشته باشید از مرورگر برای جست و جو در اینترنت استفاده کنید، برای پردازش‌های محاسباتی آنها نیاز به CPU دارید و در اصل این قطعه سخت افزاری است که اجازه اجرای همزمان برنامه‌ها را به شما می‌دهد. اما GPU تنها به پردازش داده‌های گرافیکی و مرتبط با یادگیری ماشینی می‌پردازد و نقشی در اجرای سایر برنامه‌ها ندارد.بعلاوه، پردازش اطلاعات در CPU به صورت سری انجام می‌شود، اما GPU کار پردازش را به صورت موازی انجام می‌دهد.تعداد هسته‌های موجود در CPU محدود، ولی سرعت هسته‌ها زیاد است. از مزیت‌های GPU این است که محدودیتی از نظر تعداد هسته ندارد و بیش از هزار هسته عملکردی دارد. با اینکه سرعت پردازش در هسته‌های GPU در مقایسه با CPU پایین تر است، اما به دلیل پردازش موازی در نهایت عملکرد پردازشی را با سرعت بیشتری نسبت به CPU انجام می‌دهد.